DE3600484A1 - Ozonisierungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ozonisierungsvor­ richtung zum Ozonisieren von Wasser, mit einem Ozonerzeu­ ger, der eine an Hochspannung anschließbare Entladungs­ strecke mit einer Hochspannungselektrode, einer Gegen­ elektrode und einem zwischen beiden angeordneten Dielek­ trikum aufweist, von denen die Gegenelektrode oder das Dielektrikum als wassergekühlter Behälter ausgebildet ist, der die Hochspannungselektrode in einem Abstand zur Behälterwand enthält, wobei zwischen Behälterwand und Hochspannungselektrode quer zur Entladungsstrecke ein sauerstoffhaltiges Gas durch den Behälter leitbar ist, und mit einem vom zu ozonisierenden Wasser durch­ strömbaren Begasungsraum, in den das aus dem Behälter austretende ozonhaltige Gas unter Vermischung mit dem Wasser einleitbar ist.

Bei einer bekannten Ozonisierungsvorrichtung dieser Art, das zur Aufbereitung von Badewasser, Trinkwasser, Brauchwasser, Abwasser usw. verwendet wird, ist der Ozonerzeuger in einem Gehäuse angeordnet, durch das den Behälter des Ozonerzeugers umströmendes Kühlwasser geleitet wird. Das aus dem Ozonerzeuger austretende ozonhaltige Gas wird außerhalb des Gehäuses mit dem zu ozonisierenden Wasser vermischt, nachdem das Wasser zuvor gefiltert wurde. Die Vermischung erfolgt mittels einer Venturi-Pumpe, durch deren Verengung das Wasser gepumpt wird, wobei das ozonhaltige Gas an der Verengung angesaugt wird. Das Gas-Wassergemisch wird dann in einen Begasungsraum geleitet und anschließend erneut gefil­ tert.

Eine derartige Ozonisierungsvorrichtung ist aufwendig und hat einen größeren Raumbedarf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ozonisie­ rungsvorrichtung der gattungsgemäßen Art anzugeben, die einen einfacheren und kompakteren Aufbau hat.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der die Hochspannungselektrode enthaltende Behälter in dem Begasungsraum angeordnet ist, so daß das zu ozoni­ sierende Wasser mit der Außenseite des Behälters in Berührung kommt.

Hierbei dient das zu ozonisierende Wasser gleichzeitig als Kühlwasser für den Ozonerzeuger. Ferner wird der Begasungsraum gleichzeitig als Gehäuse für den Ozonerzeu­ ger verwendet, so daß ein getrenntes Gehäuse für den Ozonerzeuger entfällt. Die Ozonerzeugungsvorrichtung hat daher einen einfacheren und kompakteren Aufbau als bisher, so daß sie vormontiert, leicht transportiert und raumsparend installiert werden kann. Das große Volu­ men des Begasungsraums und die demzufolge größere Kühl­ wassermenge führt zu einer intensiveren Kühlung des Ozonerzeugers.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Begasungsraum ein von dem Wasser durchströmbares Filterbett aufweist und oberhalb des Filterbettes wenigstens eine mit dem ozonhaltigen Gas beschickte Begasungsdüse mündet. Hier­ bei entfällt die getrennte Unterbringung eines Filters, so daß sich insgesamt ein noch kompakterer Aufbau er­ gibt.

Sodann kann der Begasungsraum Füllkörper aufweisen. Diese verbessern die Durchmischung von Wasser und Gas und beschleunigen gleichzeitig die chemischen Reaktionen aufgrund der sich durch die Füllkörper ergebenden grö­ ßeren Verweildauer des Gases im Wasser und aufgrund der besseren Kontaktierung von Gas und Wasser.

Ferner kann die Düse feine wasserundurchlässige Gasdurch­ trittsöffnungen aufweisen. Diese sorgen zum einen für die Ausbildung kleinerer Gasblasen mit entsprechend größerer Kontaktfläche zwischen Gas und Wasser und ver­ hindern zum anderen den Austritt des Wassers aus dem Begasungsraum in den Ozonerzeuger.

Wenn der Behälter des Ozonerzeugers die Gegenelektrode bildet, kann das Dielektrikum in einem Abstand von bei­ den Elektroden angeordnet sein und einen Hin- und einen Rückleitkanal oder zwei Hinleitkanäle für das Gas zwi­ schen sich und den Elektroden begrenzen. Auf diese Weise wird die Entladungsstrecke des Ozonerzeugers zweimal von dem Gas durchströmt und daher der Sauerstoff mit besonders hohem Wirkungsgrad in Ozon umgewandelt.

Ferner kann dafür gesorgt sein, daß der Druck des in den Begasungsraum eingeleiteten ozonhaltigen Gases grö­ ßer als der Druck des in den Begasungsraum eingeleite­ ten Wassers ist. Auf diese Weise wird die Löslichkeit des Ozons im zu ozonisierenden Wasser gesteigert.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung bevorzugter Ausführungsbei­ spiele näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ozonisierungsanlage mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Ozonisierungsvorrichtung und die Fig. 2 bis 5 abgewandelte Ausführungsformen des Ozon­ erzeugers der Ozonisierungsvorrichtung nach Fig. 1.

Die Ozonisierungsvorrichtung der Ozonisierungsanlage nach Fig. 1 enthält als Hauptbestandteil einen durch ein zylindrisches Gehäuse aus Edelstahl begrenzten Be­ gasungsraum 1 mit einem koaxial darin angeordneten, ebenfalls zylindrischen Ozonerzeuger 2.

In den Begasungs- oder Reaktionsraum 1 wird über eine Eingangs-Rohrleitung 3, in der ein Strömungsmesser 4, ein einstellbares Ventil 5 und ein Rückschlagventil 6 liegen, und über einen oben im Begasungsraum 1 vorge­ sehenen Wassereingang 7 das zu ozonisierende Rohwasser von oben her unter Druck eingeleitet. Über zwei unten im Begasungsraum 1 sich diametral gegenüberliegend ange­ ordnete Ausgänge 8 tritt das ozonisierte Wasser über Rohrleitungen 9 und 10 aus, die sich zu einer Rohrleitung 11 vereinigen, die über einen Strömungsmesser 12 zu einem Entgasungsbehälter 13 führt, aus dem es über eine Rohrleitung 14 dem Verbraucher zugeführt wird.

Der Ozonerzeuger 2 hat eine oben geschlossene zylindri­ sche Hochspannungselektrode 15, ein die Hochspannungs­ elektrode 15 mit Abstand koaxial umgebendes zylindri­ sches Dielektrikum 16 und einen die Gegenelektrode bil­ denden zylindrischen Behälter 17, der seinerseits das Dielektrikum 16 koaxial mit Abstand umgibt. Der Behälter 17 ist oben und unten jeweils durch eine isolierende Abdeckung 18 und 19 dicht verschlossen.

Das obere Ende der Hochspannungselektrode 15 ist über eine durch die Abdeckung 18 hindurchgeführte Hochspan­ nungsleitung 20 mit der Sekundärseite eines Hochspan­ nungstransformators 21 verbunden, der primärseitig an einem Wechselspannungsausgang eines Wechselspannungs­ generator- und Steuergeräts 22 liegt. Der geerdete An­ schluß der Sekundärseite des Hochspannungstransformators 21 ist mit dem Gehäuse 1 verbunden, das seinerseits elektrisch leitend mit der Gegenelektrode 17 verbunden ist.

Am oberen Ende des Behälters 17 ist ein Eingang 23 für Druckluft vorgesehen. Die Druckluft wird über eine Ein­ gangs-Rohrleitung 24, in der ein einstellbares Ventil 25 liegt, und ein magnetisch betätigbares Umschaltventil 26 abwechselnd über den einen oder anderen zweier der Reinigung und Trocknung der Luft dienender Adsorber 27 und 28, Rückschlagventile 29 und eine Rohrleitung 30 dem Drucklufteingang 23 zugeführt. An der Eingangs- Rohrleitung 24 und der Rohrleitung 30 liegt jeweils ein Kontaktmanometer 32 und 33, während die Ausgänge der Adsorber 27 und 28 durch ein einstellbares Drossel­ ventil 34 verbunden sind. Die Steuerung des Umschaltven­ tils 26 erfolgt durch das Wechselspannungsgenerator­ und Steuergerät 22.

Die sauerstoffhaltige Druckluft, die über den Druckluft­ eingang 23 in den Behälter 17 geleitet wird, strömt quer zu der durch die Elektroden 15 und 17 gebildeten Entladungsstrecke von oben nach unten durch die zwischen den Elektroden 15 und 17 einerseits und dem Dielektri­ kum 16 andererseits gebildeten Luftspalte, wo sie über sich diametral gegenüberliegende Ausgänge 35 des Behäl­ ters 17 und Rohrleitungen 36, in denen jeweils ein Rück­ schlagventil 37 liegt, sowie über mit feinen Öffnungen versehene, im Boden des Gehäuses 1 angeordnete Begasungs­ düsen 38 in den Begasungsraum austritt. Beim Durchgang der Druckluft durch die Entladungsstrecke erfolgt eine "stille" Entladung, bei der aus dem Luftsauerstoff Ozon erzeugt wird.

Das unten in den Begasungsraum 1 eintretende ozonhaltige Gas steigt in Form feiner Blasen entgegen der Strömungs­ richtung des im Begasungsraum abwärts strömenden Was­ sers nach oben, wobei in dem Wasser enthaltene Keime und Bakterien abgetötet werden.

Überschüssiges Gas tritt über ein automatisches Entlüf­ tungsventil 39 oben am Begasungsraum 1 aus und gelangt über eine Rohrleitung 40 und einen Restozongasvernichter 41 ins Freie. Aus dem Entgasungsbehälter 13 über ein weiteres automatisches Entlüftungsventil 42 austreten­ des Gas wird über eine Rohrleitung 43 ebenfalls in den Restozongasvernichter 41 und von dort ins Freie geleitet.

Das im Begasungsraum 1 abwärts strömende Wasser umströmt auch den Behälter bzw. die Gegenelektrode 17 und bewirkt gleichzeitig eine Kühlung des sich bei der Entladung erwärmenden Ozonerzeugers 2.

Um die Verweildauer des Gases im Begasungsraum 1 zu erhöhen und die Kontaktierung von Gas und Wasser zu verbessern, können Füllkörper 44, von denen nur einige dargestellt sind, bis zu einer bestimmten Füllhöhe, zumindest in der Umgebung der Begasungsdüsen 38 und der Ausgänge 8, im Begasungsraum 1 vorgesehen sein.

Die im wesentlichen aus dem Begasungsraum 1 und dem Ozonerzeuger 2 bestehende Ozonisierungsvorrichtung der in Fig. 1 dargestellten Ozonisierungsanlage hat einen kompakten Aufbau, weil ein getrennter Begasungsraum, wie er bisher vorgesehen war, entfällt.

Die in Fig. 2 dargestellte abgewandelte Ausführungs­ form der erfindungsgemäßen Ozonisierungsvorrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 dargestellten im wesentlichen nur dadurch, daß die Hochspannungselektrode 15₁ als Gitter ausgebildet ist und am Dielektrikum 16 anliegt, so daß nur ein Luftspalt für den Durchtritt des sauerstoffhaltigen Gases zwischen Dielektrikum 16 und Gegenelektrode 17 vorliegt.

Mit 45 und 46 sind Dichtungsringe in den Abdeckungen 18 und 19 bezeichnet, die das Dielektrikum 16 bzw. die Gegenelektrode 17 jeweils gegen die Abdeckungen 18 und 19 abdichten.

Die Ozonisierungsvorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach Fig. 1 im wesentlichen nur dadurch, daß der Druckluft-Eingang 23 in der unteren Abdeckung 19 ausgebildet ist, die Hochspannungselektrode 15 eben­ falls an beiden Enden durch jeweils eine Ringdichtung 47 abgedichtet ist und der Luftspalt zwischen der Hoch­ spannungselektrode 15 und dem Dielektrikum 16 als Hin­ leitkanal und der Luftspalt zwischen dem Dielektrikum 16 und der Gegenelektrode 17 als Rückleitkanal für die Druckluft dient, so daß der in der Druckluft enthaltene Sauerstoff durch die stille Entladung zwischen den Elek­ troden 16 und 17 mit höherem Wirkungsgrad in Ozon umge­ wandelt wird. Zu diesem Zweck sind die Luftspalte in der Abdeckung 18 über zwei radiale Bohrungen 48, 49 und eine axiale Bohrung 50, die nach außen durch Stopfen 51 abgeschlossen sind, miteinander verbunden.

Die Ozonisierungsvorrichtung nach Fig. 4 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 im wesentlichen nur dadurch, daß das Dielektrikum 16 gleichzeitig die Trenn­ wand zwischen dem Begasungsraum und dem Ozonerzeuger 2 bildet, so daß das bei der stillen Entladung am stärk­ sten erwärmte Dielektrikum 16 unmittelbar durch das zu ozonisierende Wasser im Begasungsraum gekühlt wird. Das zu ozonisierende Wasser bildet gleichzeitig die Gegenelektrode zur Hochspannungselektrode 15. Da das Gehäuse 1 nicht unmittelbar mit dem Dielektrikum 16 verschweißt werden kann, ist das Dielektrikum 16 gegen die Durchgänge im Gehäuse 1 durch Ringdichtungen 52 abgedichtet.

Die Ozonisierungsvorrichtung nach Fig. 5 unterscheidet sich von der nach Fig. 2 im wesentlichen nur dadurch, daß der Begasungsraum 1 ein Filterbett 53 aus Filtermate­ rial auf seinem Boden aufweist, über dem die Begasungs­ düsen 38 münden und auf dem eine weitere Schicht aus Füllkörpern 44 angeordnet ist. Bevor das ozonisierte Wasser daher den Begasungsraum 1 über die Ausgänge 8 verläßt, wird es durch das Filterbett 53 auch noch gefil­ tert. Ein solches Filterbett 53 kann auch bei den Ausfüh­ rungsbeispielen nach den Fig. 1, 3 und 4 vorgesehen sein.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist dafür gesorgt, daß der Druck der Druckluft am Eingang 23 des Ozonerzeugers höher als der Wasserdruck am Eingang 7 des Begasungs­ raums 1 ist. Auf diese Weise wird die Löslichkeit des im Ozonerzeuger gebildeten Ozons im Wasser gesteigert.

Claims (6)

1. Ozonisierungsvorrichtung zum Ozonisieren von Wasser, mit einem Ozonerzeuger, der eine an Hochspannung anschließbare Entladungsstrecke mit einer Hochspan­ nungselektrode, einer Gegenelektrode und einem zwi­ schen beiden angeordneten Dielektrikum aufweist, von denen die Gegenelektrode oder das Dielektrikum als wassergekühlter Behälter ausgebildet ist, der die Hochspannungselektrode in einem Abstand zur Be­ hälterwand enthält, wobei zwischen Behälterwand und Hochspannungselektrode quer zur Entladungsstrecke ein sauerstoffhaltiges Gas durch den Behälter leitbar ist, und mit einem vom zu ozonisierenden Wasser durch­ strömbaren Begasungsraum, in den das aus dem Behälter austretende ozonhaltige Gas unter Vermischung mit dem Wasser einleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Hochspannungselektrode (15; 15₁) enthal­ tende Behälter (16; 17) in dem Begasungsraum (1) angeordnet ist, so daß das zu ozonisierende Wasser mit der Außenseite des Behälters (16; 17) in Berührung kommt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Begasungsraum (1) ein von dem Wasser durch­ strömbares Filterbett (53) aufweist und oberhalb des Filterbettes wenigstens eine mit dem ozonhaltigen Gas beschickte Begasungsdüse (38) mündet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Begasungsraum (1) Füllkörper (44) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begasungsdüse (38) feine wasserundurchlässige Gasdurchtrittsöffnungen aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Behälter (17) die Gegenelektrode (17) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Dielektrikum (16) in einem Abstand von beiden Elektroden (15, 17) ange­ ordnet ist und einen Hin- und einen Rückleitkanal oder zwei Hinleitkanäle für das Gas zwischen sich und den Elektroden (15, 17) begrenzt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des in den Begasungs­ raum (1) eingeleiteten ozonhaltigen Gases größer als der Druck des in den Begasungsraum eingeleiteten Wassers ist.